DE102009047584B4 - Häckselmesser für einen Feldhäcksler und Anordnung zur Erfassung von dessen Schärfe - Google Patents
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Abstract
Feldhäcksler (10) mit einer Häckseltrommel (22) mit einem Trommelmantel, auf dem mehrere Häckselmesser (40) montiert sind, die jeweils mit einem Messerkörper (50), ausgestattet sind, der in eine Messerschneide (54) ausläuft, und mit einer Anordnung zur Bestimmung der Schärfe der Häckselmesser (40) mit einem auf die Messerschneide (54) und die Schneidkante (56) ausgerichteten Sensor (58) und einer Verarbeitungseinrichtung (64), die mit dem Sensor (58) verbunden und betreibbar ist, anhand der Signale des Sensor (58) einen stumpfen Zustand der Häckselmesser (40) zu erkennen und eine daraus abgeleitete Information an einen Bediener oder eine selbsttätige Steuerung zur Veranlassung eines Schleifvorgangs und dessen Dauer an eine Schleifeinrichtung (42) abzugeben, oder betreibbar ist, anhand des Signals des Sensors (58) eine weitere Einrichtung (66) zur Erfassung der Schärfe der Häckselmesser (40) abzufragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Häckselmesser (40) an einer der Messerschneide (54) benachbarten Fläche mit einer Hartstoffbeschichtung (52) ausgestattet sind, welche bei einem scharfen Häckselmesser (40) dessen Schneidkante (56) bildet und ein vom Messerkörper (50) verschiedenes, durch den Sensor (58) erfassbares Material (62) enthält oder daraus besteht, und dass der Sensor (58) für das in der Hartstoffbeschichtung (52) enthaltene Material (62), aber nicht für das Material des Messerkörpers (50) sensitiv ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Feldhäcksler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Stand der Technik
- Feldhäcksler dienen zur Ernte von ganzen Pflanzen oder ihren Teilen, die im Betrieb mittels eines Erntevorsatzes von einem Feld aufgenommen, durch Vorpresswalzen zusammengedrückt und einer Messertrommel zugeführt werden, deren Häckselmesser die Pflanzen im Zusammenwirken mit einem Gegenmesser zerschneiden. Anschließend werden die zerschnittenen Pflanzen oder -teile optional einer Nachzerkleinerungseinrichtung zugeführt und durch eine Nachbeschleunigungseinrichtung in einen Auswurfkrümmer gefördert, der sie auf ein Transportfahrzeug überlädt. Die zerkleinerten Pflanzen dienen üblicherweise als Viehfutter oder zur Biogaserzeugung.
- Obwohl die Häckselmesser an ihrer Unterseite in der Regel mit einer die eigentliche Schneidkante bildenden Beschichtung aus einem harten Material, wie beispielsweise Wolframkarbid, ausgestattet sind (vgl.
DE 2 134 191 A ), stumpfen sie während des Erntevorgangs nach und nach ab, sodass von Zeit zu Zeit ein Schleifvorgang vorzunehmen ist. Um bei der Wahl des richtigen Zeitpunkts für einen Schleifvorgang und/oder der zugehörigen Schleifdauer nicht von einer Beurteilung der Schärfe der Häckselmesser durch den Bediener abzuhängen, wurde vorgeschlagen, die Schärfe der Häckselmesser auf optischem Wege zu erfassen, beispielsweise mittels einer Kamera oder eines Lasers und eines Lichtsensors, um aus den erfassten Bildern oder Daten eine Information hinsichtlich der Schärfe der Häckselmesser abzuleiten (DE 103 46 412 A1 ). Eine direkte optische Erfassung der Messerkante zwecks einer Schärfenbestimmung erfordert jedoch eine hohe Auflösung des optischen Systems. Außerdem wird die Genauigkeit durch Verschmutzung beeinträchtigt, denn in der Nähe der Schneidkante lagern sich Erntegutreste ab. - Es wurde weiterhin vorgeschlagen, die von den Schneiden einer Häckseltrommel erfassten Bilder in der Kabine des Feldhäckslers auf einer Anzeigeeinrichtung darzustellen (
DE 10 2007 030 167 A1 ), um dem Bediener einen Überblick über ihren Schärfezustand zu geben. Dort wird zur Kontrastverbesserung eine geeignete Farbgebung der Häckseltrommel beschrieben, die dazu führt, dass nur die Schneiden der Häckselmesser im Bild hell erscheinen. Eine Erkennung des Schärfezustands ist aber aus den oben erwähnten Gründen dennoch problematisch. - Aufgabe
- Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, einen Feldhäcksler mit Häckselmessern und einer Anordnung zur Erfassung von deren Schärfe bereitzustellen, welcher eine verbesserte Erkennung und/oder Bestimmung der Schärfe der Schneidkante ermöglicht.
- Lösung
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
- Ein Häckselmesser umfasst einen Messerkörper und eine Hartstoffbeschichtung. Der Messerkörper bildet an einem Ende eine Messerschneide. Eine der Messerschneide benachbarte Fläche des Messerkörpers ist (komplett oder nur im der Messerschneide benachbarten Bereich) mit der Hartstoffbeschichtung ausgestattet, die bei einem scharfen Häckselmesser dessen Schneidkante formt. Wenn das Häckselmesser stumpfer wird, nutzt sich an der Schneidkante die Hartstoffbeschichtung ab. Die Hartstoffbeschichtung enthält ein vom Messerkörper unterschiedliches Material oder besteht daraus. Das Material kann selektiv durch einen geeigneten, auf die Messerschneide und die Schneidkante ausgerichteten Sensor für eine oder mehrere physikalische Größen erfasst werden, beispielsweise akustisch, magnetisch, induktiv, elektrisch oder optisch, insbesondere anhand der Radioaktivität, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz des Materials.
- Auf diese Weise wird anhand des in der Hartstoffbeschichtung enthaltenen Materials eine unproblematische Erfassung der Schärfe des Häckselmessers ermöglicht.
- Auch der Messerkörper kann mit sensorisch nachweisbarem Material ausgestattet werden oder daraus bestehen. Es unterscheidet sich in der Art vom sensorisch erfassbaren Material in der Hartstoffbeschichtung. Das Material im Messerkörper kann insbesondere zu Identifikationszwecken dienlich sein, um beispielsweise mittels eines Sensors die Art und/oder Konzentration des Materials im Messerkörper und/oder in der Hartstoffbeschichtung zu erfassen und die Signale einer Auswertungseinrichtung zuzuführen, die anhand der jeweils im Häckselmesser aufgefundenen Kombination von Materialien eine Information zur Identifikation des Häckselmessers bereitstellt, beispielsweise hinsichtlich seiner Art (z. B. ob es ein gerades oder im Winkel angestelltes Häckselmesser ist), Eigenschaften (z. B. Härtegrad) oder Ist- bzw. Sollposition. Die Auswertungseinrichtung kann somit für den jeweiligen Anwendungszweck ungeeignete oder unrichtig kombinierte Häckselmesser identifizieren und ggf. eine Warnmeldung abgeben oder den Betrieb der Häckseltrommel unterbinden oder die Parameter des Häckselprozesses auf die Messerparameter und/oder Messerschärfe abstimmen.
- Es ist auch denkbar, die Signale des das sensorisch nachweisbare Material erfassenden Sensors nur als Anhaltswerte für die Schärfe der Häckselmesser zu verwenden. Sie können insbesondere verwendet werden, eine weitere Einrichtung zur Erfassung der Schärfe der Häckselmesser abzufragen, anzusteuern oder ihren Betrieb auszulösen, die insbesondere auf einer Erfassung der Schnittkräfte (vgl.
DE 10 2009 029 675 A1 ) und/oder einer beliebigen anderen Erfassungsmethodik beruht. Dann kann die Schärfeninformation (und die daraus abgeleitete Information an den Bediener oder eine selbsttätige Steuerung zur Veranlassung eines Schleifvorgangs und/oder dessen Dauer und/oder eine manuelle oder selbsttätige Einstellung der Gegenschneidenposition) nur auf dem Ergebnis der weiteren Einrichtung beruhen, oder deren Ergebnis wird mit dem Signal des Sensors kombiniert. - Obwohl die Erfindung im Kontext eines Feldhäckslers mit einer Häckseltrommel beschrieben wurde, kann sie an beliebigen Häckselmessern Verwendung finden, wie beispielsweise an Häckselmessern für Scheibenradhäcksler oder Strohhäckslermessem für Mähdrescher.
- Figurenliste
- In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
-
1 einen Feldhäcksler in Seitenansicht und in schematischer Darstellung, -
2 eine perspektivische Ansicht der Häckseltrommel des Feldhäckslers, -
3 eine seitliche schematische Ansicht eines scharfen Häckselmessers und eines Sensors, -
4 das beim Häckselmesser der3 erfasste Bild des Sensors, -
5 eine seitliche schematische Ansicht eines stumpfen Häckselmessers, -
6 das beim Häckselmesser der5 erfasste Bild des Sensors, -
7 eine seitliche schematische Ansicht eines Häckselmessers mit abgebrochener Hartstoffbeschichtung, und -
8 das beim Häckselmesser der7 erfasste Bild des Sensors. - Ein in der
1 gezeigter, selbstfahrender Feldhäcksler10 baut sich auf einem Rahmen12 auf, der von vorderen und rückwärtigen Rädern14 und16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine10 erfolgt von einer Fahrerkabine18 aus, von der aus eine Erntegutaufnahmevorrichtung20 in Form einer Pickup einsehbar ist. Mittels der Erntegutaufnahmevorrichtung20 vom Boden aufgenommenes Gut, z. B. Gras oder dergleichen, wird einer mit Häckselmessern40 besetzten Häckseltrommel22 zugeführt, die es im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide38 in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung24 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine10 zu einem nebenher fahrenden Anhänger über einen drehbaren Austragsschacht26 . Zwischen der Häckseltrommel22 und der Fördervorrichtung24 befindet sich eine Nachzerkleinerungsvorrichtung28 , durch die das zu fördernde Gut der Fördervorrichtung24 tangential zugeführt wird. Zwischen der Erntegutaufnahmevorrichtung20 und der Häckseltrommel22 wird das Gut durch untere Vorpresswalzen30 ,32 und obere Vorpresswalzen34 ,36 transportiert. Die Häckselmesser40 können mittels einer Schleifeinrichtung42 geschärft werden. - Die
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Häckseltrommel22 . Sie umfasst eine im Rahmen12 drehbar abgestützte Welle44 , auf der Stützscheiben46 montiert sind, um deren Umfang die Häckselmesser40 verteilt sind. Die Häckselmesser40 sind an Messerhaltern48 angeschraubt, die wie hier dargestellt, an den Stützscheiben46 angeschraubt sind. Die Messerhalter48 könnten aber auch in an sich bekannter Weise auf einem separaten Trommelmantel (nicht gezeigt) aufgeschweißt sein. - Die
3 zeigt eine schematische seitliche Ansicht des Häckselmessers40 , das sich aus einem in sich flachen Messerkörper50 und einer an der Unterseite des Messerkörpers50 angebrachten Hartstoffbeschichtung52 zusammensetzt. Der Messerkörper50 läuft in einer schräg zur Fläche des Messerkörpers50 orientierten Messerschneide54 aus, die an der Unterseite durch die Hartstoffbeschichtung52 verlängert wird. Die eigentliche Schneidkante56 wird bei dem scharfen Häckselmesser40 , wie es in der3 gezeigt ist, durch die Hartstoffbeschichtung52 gebildet. Die dargestellte Form des Häckselmessers40 ist durch die Schleifeinrichtung42 herstellbar, die in bestimmten Abständen zu aktivieren ist und Material des Messerkörpers50 und der Hartstoffbeschichtung52 abträgt. - Um die Erkennung eines geeigneten Zeitpunkts für die Aktivierung der Schleifeinrichtung
42 zu verbessem, ist an der Schleifeinrichtung42 ein optisch arbeitender Sensor58 angeordnet, der von oben her, orthogonal zur Ebene des Messerkörpers50 auf die Messerschneide54 und die Schneidkante56 blickt und vorzugsweise mit dem Schleifstein oder selbständig entlang der Breite der Häckseltrommel22 verfahrbar ist. Der Sensor58 könnte auch stationär sein und als Sensorarray ausgebildet sein. Der Sensor58 könnte auch in einer anderen Richtung ausgerichtet sein und zum Beispiel in der3 schräg von rechts oben auf die Messerschneide54 und die Schneidkante56 blicken. Eine in der Nähe des Sensors58 an der Schleifeinrichtung42 angebrachte Lichtquelle60 beleuchtet das Häckselmesser52 . Der Sensor58 kann als Kamera ausgeführt sein oder er ist als nicht-abbildender Sensor gestaltet und er oder die Lichtquelle60 tastet die Messerschneide54 und die Schneidkante56 ab. Zum mechanischen Aufbau des Sensors, seiner Anbringung und der Auswertung der Signale sei auf dieDE 103 46 412 A1 verwiesen, deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Die Erfassung der Häckselmesser40 durch den Sensor58 kann bei schnell oder langsam drehender oder stehender, nach der Aufnahme eines Bildes jeweils um ein Häckselmesser40 weiter gedrehter Häckseltrommel22 erfolgen. - In die Hartstoffbeschichtung
52 ist ein kleiner Anteil eines optisch aktiven Materials62 eingebracht, das beispielsweise fluoresziert, d. h. bei Anregung mit dem Licht der Lichtquelle60 Licht in einer zweiten, in der Regel längeren Wellenlänge abstrahlt. Der Sensor58 ist nur in der zweiten Wellenlänge sensitiv. Er erfasst demnach ein Bild, wie es in der4 dargestellt ist. Dieses Bild setzt sich aus dem Bild der Messerschneide54 und dem Bild der Hartstoffbeschichtung52 ein. Da nur letztere das Material62 enthält, ist auch nur die Hartstoffbeschichtung52 im Bild hell, während das übrige Bild einschließlich der Messerschneide54 dunkel ist. Eine am Sensor58 angeschlossene Verarbeitungseinrichtung64 kann somit ohne Probleme das Maß erkennen, um welches die Hartstoffbeschichtung52 in der Ebene des Messerkörpers50 über die Messerschneide54 hinausragt. - Falls die Häckselmesser
40 nach längerer Erntezeit stumpf geworden sind, wie in der5 dargestellt, oder die Hartstoffbeschichtung52 an der Schneidkante56 herausgebrochen ist, wie in der7 dargestellt ist, ragt die Hartstoffbeschichtung52 nicht mehr nach vorn über die Messerschneide54 hinaus. Dann sieht der Sensor58 auch nicht mehr das Material62 in der Hartstoffbeschichtung52 und es ergeben sich die Bilder nach6 und8 , in denen keine Hartstoffbeschichtung zu erkennen ist. Die Verarbeitungseinrichtung64 erkennt demnach unproblematisch den stumpfen Zustand der Häckselmesser40 und kann eine daraus abgeleitete Information an den Bediener abgeben oder eine selbsttätige Steuerung zur Veranlassung eines Schleifvorgangs und dessen Dauer an die Schleifeinrichtung42 abgeben. Die Ausgangssignale des Sensors58 können auch mit Ausgangssignalen einer weiteren Einrichtung66 zur Erfassung der Schärfe der Häckselmesser kombiniert werden, die insbesondere auf einer Erfassung der Schnittkräfte beruht (vgl.DE 10 2009 029 675 A1 ). - Schließlich ist auch im Messerkörper
50 oder an dessen Oberfläche ein weiteres Material68 vorhanden, das sich von dem Material62 unterscheidet, nämlich bei Anregung mit dem Licht der Lichtquelle60 Licht in einer dritten, von der zweiten Wellenlänge verschiedenen Wellenlänge abstrahlt. Der Sensor58 ist auch bei der dritten Wellenlänge sensitiv und die Auswertungseinrichtung64 leitet aus dessen Intensität eine in der Konzentration des zweiten Materials68 im Messerkörper kodierte Information ab, die beispielsweise auf die Art des Häckselmessers40 hindeutet. Stellt die Auswertungseinrichtung64 fest, dass Häckselmesser40 unterschiedlicher Arten an der Häckseltrommel22 montiert sind, gibt sie eine optische oder akustische Fehlermeldung an den Bediener und/oder beeinflusst Parameter des Häcksel prozesses. - Es sei noch angemerkt, dass die Lichtquelle
60 und der Sensor58 durch andere Ausführungsformen ersetzt werden können, wenn das Material62 in der Hartstoffbeschichtung52 nicht optisch, sondern auf andere Weise nachweisbar ist. Bei einem induktiven Nachweis könnte die Lichtquelle60 beispielsweise durch einen Permanent- oder Elektromagneten ersetzt werden, und der Sensor58 durch eine Induktionsspule oder eine Hallsonde. Der Sensor58 könnte dann insbesondere an der Gegenschneide38 befestigt sein.
Claims (7)
- Feldhäcksler (10) mit einer Häckseltrommel (22) mit einem Trommelmantel, auf dem mehrere Häckselmesser (40) montiert sind, die jeweils mit einem Messerkörper (50), ausgestattet sind, der in eine Messerschneide (54) ausläuft, und mit einer Anordnung zur Bestimmung der Schärfe der Häckselmesser (40) mit einem auf die Messerschneide (54) und die Schneidkante (56) ausgerichteten Sensor (58) und einer Verarbeitungseinrichtung (64), die mit dem Sensor (58) verbunden und betreibbar ist, anhand der Signale des Sensor (58) einen stumpfen Zustand der Häckselmesser (40) zu erkennen und eine daraus abgeleitete Information an einen Bediener oder eine selbsttätige Steuerung zur Veranlassung eines Schleifvorgangs und dessen Dauer an eine Schleifeinrichtung (42) abzugeben, oder betreibbar ist, anhand des Signals des Sensors (58) eine weitere Einrichtung (66) zur Erfassung der Schärfe der Häckselmesser (40) abzufragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Häckselmesser (40) an einer der Messerschneide (54) benachbarten Fläche mit einer Hartstoffbeschichtung (52) ausgestattet sind, welche bei einem scharfen Häckselmesser (40) dessen Schneidkante (56) bildet und ein vom Messerkörper (50) verschiedenes, durch den Sensor (58) erfassbares Material (62) enthält oder daraus besteht, und dass der Sensor (58) für das in der Hartstoffbeschichtung (52) enthaltene Material (62), aber nicht für das Material des Messerkörpers (50) sensitiv ist.
- Feldhäcksler (10) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Material (62) akustisch, magnetisch, induktiv oder optisch, insbesondere phosphorisierend oder fluoreszierend, sensorisch erfassbar ist. - Feldhäcksler (10) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass auch der Messerkörper (50) sensorisch erfassbares Material (68) enthält oder daraus besteht, welches sich in der Art vom sensorisch erfassbaren Material (62) in der Hartstoffbeschichtung (52) unterscheidet. - Feldhäcksler (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffbeschichtung (52) und/oder der Messerkörper (50) mehrere, unterschiedliche sensorisch erfassbare Materialien (62, 68) enthält. - Feldhäcksler (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die sensitive Achse des Sensors (58) orthogonal zur Ebene des Messerkörpers (50) ausgerichtet ist. - Feldhäcksler (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (58) zur Erfassung unterschiedlicher Materialien (62, 68) in der Hartstoffbeschichtung (52) und/oder im Messerkörper (50) eingerichtet und mit einer Auswertungseinrichtung (64) verbunden ist, die aus der jeweils erfassten Kombination eine Information hinsichtlich des jeweiligen Häckselmessers (40) ableitet, beispielsweise seiner Art, Eigenschaften oder Sollposition. - Feldhäcksler (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Einrichtung (66) zur Erfassung der Schärfe der Häckselmesser (40) auf einer Erfassung der Schnittkräfte beruht.
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